Derzeit können Wissenschaftler nur mit indirekten Mitteln nach Planeten jenseits unseres Sonnensystems suchen. Abhängig von der Methode wird dabei nach Anzeichen von Transiten vor einem Stern gesucht (Transitphotometrie), ein Stern auf Anzeichen von Wackeln gemessen (Dopplerspektroskopie), nach Licht gesucht, das von der Atmosphäre eines Planeten reflektiert wird (Direct Imaging), und a eine Reihe anderer Methoden.
Anhand bestimmter Parameter können Astronomen dann feststellen, ob ein Planet potenziell bewohnbar ist oder nicht. Ein Team von Astronomen aus den Niederlanden hat kürzlich eine Studie veröffentlicht, in der sie einen neuartigen Ansatz für die Exoplanetenjagd beschreiben: die Suche nach Anzeichen von Auroren. Da dies das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld eines Planeten und einem Stern ist, könnte diese Methode eine Abkürzung sein, um Leben zu finden!
Um es abzubauen, verursachen Wechselwirkungen zwischen einem Magnetfeld und den geladenen Teilchen, die regelmäßig von einem Stern (auch bekannt als Sonnenwind) emittiert werden, Auroren. Darüber hinaus erzeugt das Vorhandensein dieses Phänomens Funkwellen mit einer eindeutigen Signatur, die von Funkobservatorien hier auf der Erde erfasst werden kann. Genau das haben die niederländischen Astronomen mit dem Low Frequency Array (LOFAR) getan.
LOFAR ist ein Mehrzweck-Sensorarray, das mit einer Computer- und Netzwerkinfrastruktur gekoppelt ist, um extrem große Datenmengen verarbeiten zu können. Der Kern des Arrays (der „Superterp“) besteht aus einem Netzwerk von 38 Stationen im Nordosten der Niederlande mit 14 zusätzlichen Stationen im benachbarten Deutschland, Frankreich, Schweden, Großbritannien, Irland, Polen und Lettland.
Wie sie in ihrer Studie angeben, die kürzlich in der Zeitschrift erschien NaturLOFAR war in der Lage, die Art von niederfrequenten Radiowellen zu erfassen, die von einem nahe gelegenen Stern vorhergesagt wurden - GJ 1151, einem roten Zwerg vom Typ M über 25 Lichtjahre von der Erde entfernt. Wie Harish Vedantham, Wissenschaftler bei ASTRON und Hauptautor der Studie, in einer Pressemitteilung der NYU erklärte:
„Die Bewegung des Planeten durch das starke Magnetfeld eines Roten Zwergs wirkt wie ein Elektromotor, ähnlich wie ein Fahrraddynamo. Dies erzeugt einen riesigen Strom, der den Stern mit Auroren und Funkemissionen versorgt. “
Diese Art von Stern-Planet-Wechselwirkungen wird seit über dreißig Jahren vorhergesagt, teilweise basierend auf der Aurora-Aktivität, die im Sonnensystem beobachtet wurde. Während das Magnetfeld der Sonne nicht stark genug ist, um diese Art von Funkemissionen an anderer Stelle im Sonnensystem zu erzeugen, wurde eine ähnliche Aktivität bei Jupiter und seinen größten Monden beobachtet.
Beispielsweise erzeugen Wechselwirkungen zwischen Jupiters starkem Magnetfeld und Io (dem innersten seiner größten Monde) Auroren und helle Funkemissionen, die die Sonne sogar bei ausreichend niedrigen Frequenzen überstrahlen. Dies war jedoch das erste Mal, dass Astronomen diese Art von Funksignalen von einem anderen Sternensystem entdeckten und entschlüsselten.
Joe Callingham, ein Postdoktorand von ASTRON und Mitautor der Studie, gab an:
„Wir haben das Wissen aus jahrzehntelangen Funkbeobachtungen von Jupiter an den Fall dieses Sterns angepasst. Es wurde lange vorhergesagt, dass eine vergrößerte Version von Jupiter-Io in Stern-Planeten-Systemen existiert, und die beobachtete Emission passt sehr gut zur Theorie. “
Ihre Ergebnisse wurden von einem zweiten Team bestätigt, dessen Forschung in einer Studie, die in erschien, detailliert beschrieben wird Die astrophysikalischen Tagebuchbriefe. Für ihre Studie stützten sich Papst und seine Kollegen auf Daten, die vom HARPS-N-Instrument (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher North) auf dem Galileo National Telescope (TNG) auf der spanischen Insel La Palma bereitgestellt wurden.
Mit diesen spektroskopischen Daten konnte das Team ausschließen, dass die von GJ 1151 beobachteten Funksignale durch Wechselwirkungen mit einem anderen Stern erzeugt wurden. Wie Benjamin J. S. Pope, Sagan Fellow der NASA an der New York University und Hauptautor des zweiten Papiers, erklärte:
„Interagierende Doppelsterne können auch Radiowellen aussenden. Mithilfe optischer Beobachtungen suchten wir nach Hinweisen auf einen Sternbegleiter, der sich in den Funkdaten als Exoplanet tarnt. Wir haben dieses Szenario sehr stark ausgeschlossen, daher halten wir die wahrscheinlichste Möglichkeit für einen erdgroßen Planeten, der zu klein ist, um mit unseren optischen Instrumenten erkannt zu werden. “
Diese Ergebnisse sind besonders wichtig, da sie mit einem Sternsystem der Roten Zwerge zusammenhängen. Im Vergleich zu unserer Sonne sind rote Zwerge klein, kühl und dunkel, aber auch die häufigste Art von Sternen im Universum - sie machen 75% der Sterne allein in der Milchstraße aus. Rote Zwerge sind auch sehr gute Kandidaten, um terrestrische Planeten zu finden, die sich in einer zirkumsolaren bewohnbaren Zone (HZ) befinden.
Dies wird durch jüngste Entdeckungen wie Proxima b (der nächstgelegene Exoplanet außerhalb unseres Sonnensystems) und die sieben Planeten, die TRAPPIST-1 umkreisen, veranschaulicht. Diese und andere Erkenntnisse haben Astronomen zu dem Schluss gebracht, dass die meisten roten Zwerge von mindestens einem terrestrischen (auch als felsig bezeichneten) Planeten umkreist werden.
Rote Zwerge sind jedoch auch für ihre starken Magnetfelder und ihre variable Natur bekannt, was bedeutet, dass Sterne, die in ihren HZs umkreisen, einer intensiven Magnet- und Fackelaktivität ausgesetzt sind. Entdeckungen wie diese haben erhebliche Zweifel aufkommen lassen, ob ein Planet im HZ eines Roten Zwergs das Leben sehr lange unterstützen könnte oder nicht.
Aus diesem Grund sagen Wissenschaftler voraus, dass jeder Planet, der mit dem HZ eines roten Zwergsterns umkreist, ein starkes Magnetfeld benötigt, um sicherzustellen, dass Sonneneruptionen und geladene Teilchen ihre Atmosphäre nicht vollständig abstreifen und sie vollständig unbewohnbar machen. Daher bietet diese Entdeckung nicht nur eine neue und einzigartige Möglichkeit, die Umgebung von Exoplaneten zu untersuchen, sondern auch eine Möglichkeit, festzustellen, ob sie bewohnbar sind.
Durch die Suche nach niederfrequenten Funkemissionen konnten Astronomen nicht nur Exoplaneten erkennen, sondern auch die Stärke ihrer Magnetfelder und die Intensität der Strahlung ihres Sterns messen. Diese Erkenntnisse werden einen großen Beitrag dazu leisten, festzustellen, ob felsige Planeten, die rote Zwergsterne umkreisen, in der Lage sind, das Leben zu unterstützen.
Papst und seine Kollegen versuchen nun, mit dieser Methode ähnliche Emissionen von anderen Sternen zu ermitteln. Innerhalb von 20 Lichtjahren unseres Sonnensystems gibt es mindestens 50 rote Zwergsterne, und bei vielen von ihnen wurde bereits festgestellt, dass mindestens ein Planet sie umkreist. Sowohl Vedanthams als auch Papstes Teams gehen davon aus, dass diese neue Methode eine neue Art der Suche und Charakterisierung von Exoplaneten eröffnen wird.
"Langfristiges Ziel ist es zu bestimmen, welchen Einfluss die magnetische Aktivität des Sterns auf die Bewohnbarkeit eines Exoplaneten hat, und Funkemissionen sind ein großer Teil dieses Puzzles", sagte Vedantham. "Unsere Arbeit hat gezeigt, dass dies mit der neuen Generation von Radioteleskopen möglich ist, und hat uns auf einen aufregenden Weg gebracht."
Schauen Sie sich unbedingt dieses Video der jüngsten Entdeckung mit freundlicher Genehmigung von ASTRON an:
